Los productos de cuero han tenido una gran demanda desde la antigüedad. Su aplicación se remonta al Paleolítico. En aquella época, nuestros antepasados ya utilizaban cuero animal para confeccionar prendas de cuero. Con la continua modernización tecnológica, la demanda de productos de cuero ha seguido mejorando. Desde la simple "piel cruda" hasta la "piel cocida", se ha buscado la producción de cuero multifuncional con excelentes características, como impermeabilidad, resistencia al aceite y resistencia al fuego. Al mismo tiempo, la aparición del cuero artificial, con un rendimiento excepcional, ha desafiado al cuero natural.
La impermeabilidad es una característica indispensable del cuero moderno. El cuero para prendas de vestir y para empeines es el más utilizado y demandado.impermeabilizaciónLa impermeabilidad está en aumento. En muchos productos de cuero, las condiciones de compra también han añadido la "impermeabilidad". La aplicación generalizada de la revolución de la impermeabilidad hace que esta parezca ser una de las características del cuero. Hoy en día, se han desarrollado numerosas tecnologías de impermeabilización. Esta serie ha resumido sistemáticamente el contenido relevante de la investigación sobre la impermeabilidad del cuero desde tres aspectos: el concepto de impermeabilidad, el mecanismo de impermeabilidad y la tecnología del proceso de impermeabilidad. Este artículo explica principalmente el concepto y el mecanismo de la impermeabilidad.
1. El concepto básico de impermeabilidad del cuero.
La clave para la impermeabilización del cuero reside en evitar que el agua penetre en su interior. Dado que el cuero es hidrófilo, el cuero natural generalmente se curte y no puede evitar este proceso. La hidrofilicidad del cuero se compone de fibras de colágeno tejidas en un espacio tridimensional, y existen innumerables tubos capilares con diferentes radios entre las fibras. Tras el curtido, la adición de sustancias químicas ha introducido grupos más polares, como los grupos hidroxi, carboxilo y amino. Gracias al principio de compatibilidad similar, estos grupos polares pueden unirse al agua.
Tras el contacto del cuero con el agua, la presencia de una gran cantidad de grupos polares le confiere hidrofilia y humedad. Al mismo tiempo, la presencia de finos tubos en el cuero permite que este absorba agua. La impermeabilidad impide que se produzca dicho proceso, por lo que la impermeabilidad se puede resumir en tres aspectos:
(1) Sin hidratación: evita las características de la superficie de la fibrina epitelial, que está húmeda en la superficie del agua, es referencia de agua.
(2) Sin absorción de agua: la función de evitar que el cuero absorba agua y se filtre hacia el interior, es decir, la resolución del agua.
(3) Agua de precisión: El rendimiento de evitar que el agua ingrese del lado del cuero al otro lado, es decir, a prueba de agua.
Los tres aspectos anteriores son la impermeabilidad. Esta debe incluir la capacidad del cuero para resistir la absorción de agua, la permeabilidad al agua y la humectación. Sin embargo, el cuero impermeable existente a menudo no cumple con estos tres requisitos. Por ejemplo, aunque algunos cueros impermeables pueden mojarse en la superficie, pueden evitar que el agua penetre en el cuero. Rechazo: aunque algunos cueros impermeables no pueden mojarse en la superficie, su impermeabilidad dinámica es deficiente. Este fenómeno dificulta la comprensión del cuero impermeable. Para preparar un cuero impermeable de alta gama, primero debemos hacerlo tanto estático como impermeabilizante y dinámico. Esto no afecta el excelente rendimiento del cuero natural, especialmente su higiene, e incluso lo hace más funcional.
En segundo lugar, mecanismo de cuero impermeable.
Desde la perspectiva de la apariencia, se puede dividir en dos capas: recubrimiento y cuero. Para Cheng Demon, estamos acostumbrados a llamarlo la Liga de Levy. La descripción anterior es que la impermeabilidad se refiere a la capacidad del cuero para resistir la absorción de agua, la permeabilidad al agua y la humectación por agua. El primer paso de la impermeabilidad es evitar que la superficie del cuero se moje en la superficie del cuero, lo que implica el problema de la humedad en la superficie sólida. La interacción entre la humectación es la interacción entre el líquido y el sólido, que implica el contacto de Qi, líquido y solidez. La tensión superficial de la superficie de contacto trifásica tiene tensión superficial. Si el fenómeno de humectación ocurre se puede juzgar por la tensión superficial: cuando la tensión superficial del líquido es menor que la tensión superficial del sólido, el líquido puede extenderse sobre la superficie sólida para humedecerla. Durante la tensión superficial, el líquido se contraerá en la superficie sólida en forma de gotas de agua sin extenderse ni humedecerse, es decir, las sustancias con alta tensión superficial no pueden humedecer el material con baja tensión. Por lo tanto, para evitar que el cuero se empape con agua, la tensión superficial del cuero debe ser menor que la tensión superficial del agua.
El grado de humedad de un sólido se suele representar mediante el ángulo de contacto. El científico británico Thomas Young explicó el problema al proponer la famosa ecuación de Young: Cuando el líquido se adhiere a la superficie de un sólido, el grado de humectación de la superficie sólida se puede representar mediante el ángulo de contacto θ (o ángulo de humectación): cosθ = vs -g - vl - g vs -l
En la fórmula 1: θ — El ángulo entre la unión de las tres fases qi-líquido-sólido, el ángulo entre la tensión entre el qi-líquido y la interfaz gas-sólido; la tensión superficial entre el qi-líquido; la tensión superficial entre el vs-l-sólido-líquido. Vea los detalles a continuación:
La Figura 1 muestra un diagrama de la relación entre el ángulo de contacto y la tensión superficial. A es la condición de humectación del líquido y el sólido, y B es el caso en el que no está húmedo. Al determinar el tamaño del ángulo de contacto, puede determinar la humectación de la superficie del sólido, que generalmente es de 90°. Como se muestra en la Figura 1 A, la interacción entre sólidos hidrófilos y líquidos. Su ángulo de contacto θ <90°, el líquido se coloca sobre la superficie del sólido, lo que indica que el líquido es fácil de humectar y sólido; Existe una tendencia a la contracción en la superficie del sólido para formar gotas esféricas de líquido. El ángulo de contacto θ> 90° indica que el líquido no es fácil de humectar el sólido, es decir, la interacción entre la superficie sólida hidrófoba y el líquido. Cuanto menor sea el ángulo de contacto, mejor será la humectabilidad; cuando θ = 0°, indica que la superficie del sólido está completamente húmeda, y θ = 180° no está húmeda en absoluto. Por lo tanto, para que la superficie del cuero no se moje y sea impermeable, es necesario un ángulo de contacto θ > 90°, lo cual se logra reduciendo la tensión superficial. Además de modificar el ángulo de contacto para evitar que la superficie se moje, cabe destacar que el cuero está compuesto de fibras de colágeno, es decir, posee innumerables capacidades de diferentes radios. El fenómeno de capilaridad es extremadamente frecuente, lo que aumenta aún más la capacidad de absorción de agua del cuero. Por lo tanto, es necesario impermeabilizar el cuero y mejorar su rendimiento hidrofóbico.
El fenómeno capilar se debe a que la fuerza de adhesión y condensación de la capa de adhesión molecular hace que la superficie del líquido se doble. Al mismo tiempo, la existencia de la tensión superficial provoca una presión adicional en la superficie curva del líquido, lo que hace que el líquido curve la superficie del líquido y el líquido debajo de la superficie horizontal del líquido. Diferencia de presión. Esta diferencia de presión aumenta o disminuye el líquido en el tubo capilar, lo que compensa la presión adicional, equilibrando así la diferencia de presión. El líquido en el tubo capilar aumenta o disminuye. Se puede juzgar por la ecuación de Young-Laplace. La ecuación de Young-Laplace describe la relación entre la presión adicional del líquido curvado y la tensión superficial y el radio de curvatura del líquido, como se muestra en el tipo 2. △ P = γ (1 R1 + 1 R2) Tipo 2: △ P: la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la superficie del líquido; el coeficiente de tensión superficial γ; R1 y R2: radio de curvatura principal del líquido. Vea los detalles a continuación:
Como se muestra en la Figura 2, los sistemas de coexistencia trifásica α, β y σ en la capacidad del tubo capilar. Si el equilibrio trifásico ocurre en el tubo capilar con un radio de R, el ángulo de contacto de α es θ. En el diagrama esquemático de la ecuación de Young-Laplace, si θ <90°, entonces △ P <0, la superficie del líquido en el tubo capilar es cóncava y la fuerza aplicada al líquido de abajo tira del líquido hacia el tubo capilar y humedece el sólido; si θ> 90°, entonces △ P> 0 La superficie del líquido del tubo capilar es convexa. Esencia Por lo tanto, para evitar el efecto capilar, es esencial hacer que el ángulo de contacto sea <90°, pero se puede lograr reduciendo la superficie de la superficie interna del capilar para cambiar su tensión superficial.
En tercer lugar, mecanismo impermeable con revestimiento de cuero.
La superficie del cuero es la primera en exponerse al agua. Además de modificar su superficie para evitar la humedad, también se puede reemplazar añadiendo una capa de revestimiento impermeable, convirtiéndola en la primera línea de defensa contra la impermeabilidad. La clave para añadir este revestimiento reside en la humedad del cuero, su adhesión y la penetración de la pulpa. El revestimiento inferior es la base de todo el recubrimiento, y su adherencia es crucial para él, por lo que su adherencia es esencial. El impacto en el recubrimiento puede analizarse tanto desde el punto de vista físico como químico. Una superficie lisa es más desfavorable para la adherencia que una superficie de desgaste. Esto se debe a la presencia de muchas arrugas, pequeñas protuberancias e irregularidades en la superficie de desgaste, lo que favorece la adherencia. El uso de agentes reticulantes químicos puede mejorar la impermeabilidad y la adherencia del revestimiento. La penetración de la pulpa de fondo también es un factor clave. El cuero en sí es una sustancia porosa con estructura fibrosa. Según la ley de humectación y adhesión, la tasa de penetración de la pulpa en el cuerpo del cuero está relacionada con muchos factores.
La fórmula de SandMeyer describe la relación entre la velocidad de penetración y la tensión superficial, la viscosidad y el ángulo de contacto.
Fórmula 4: Velocidad de infiltración = grado de poro × tensión superficial × viscosidad cosθ
De la ecuación 4, podemos ver:
(1) El valor funcional (COSθ) del ángulo húmedo (COSθ) es proporcional a la velocidad de penetración de la pulpa, lo que indica que la humectación es un papel clave en la penetración de la pulpa de fondo.
(2) El aumento de los poros, el aumento de la tensión superficial, el aumento del valor de las cuerdas (COSθ) del ángulo de contacto y la reducción de la viscosidad del líquido son propicios para aumentar la velocidad de humectación del líquido. Al mismo tiempo, la penetración del fondo del fondo también debe considerarse la profundidad de penetración. Los factores que afectan la profundidad de penetración son básicamente los mismos que los factores que afectan la velocidad de infiltración, pero la profundidad de penetración de la pulpa aumentada es reducir la viscosidad, reducir el ángulo húmedo y aumentar la tensión superficial de la pulpa. Es contradictorio reducir el ángulo húmedo y mejorar la tensión superficial. Por lo tanto, la tensión superficial debe ajustarse adecuadamente para que la pulpa penetre más profundamente. Aunque la velocidad de penetración es proporcional a la tensión superficial, cuanto mayor sea la tensión superficial, mayor será la velocidad de penetración y mayor será la tensión superficial.
Además de los factores mencionados anteriormente, la penetración en la parte inferior de la superficie del cuero también está relacionada con su concentración, el estado del cuero (contenido de humedad, grado de poro, polaridad de carga, etc.) y los métodos de recubrimiento.
Hora de publicación: 30 de mayo de 2024